物理化學(xué)：05-04~06凝聚相化學(xué)反應(yīng)

1、5-4 凝聚相化學(xué)反應(yīng),Chemical Reactions in Condensed Phase,= 0,1.液態(tài)或固態(tài)混合物中的化學(xué)反應(yīng)(chemical reactions in liquid and solid mixture,量綱為一,是僅決定于反應(yīng)本性和溫度的常數(shù),量綱為一,只決定于反應(yīng)本性和溫度，與壓力（如果不太高）以及各物質(zhì)的平衡組成無關(guān),壓力不太高,量綱為一,反應(yīng)物質(zhì)特性，非平衡常數(shù),決定于反應(yīng)本性和溫度，還依賴于平衡組成,液態(tài)或固態(tài)理想混合物中,只決定于反應(yīng)本性和溫度，與壓力（如果不太高）以及各物質(zhì)的平衡組成無關(guān),A 溶劑 B 溶質(zhì)，反應(yīng)物或產(chǎn)物,2.溶液中的化學(xué)反應(yīng)(ch

2、emical reactions in solution),A 溶劑 B 溶質(zhì)，反應(yīng)物或產(chǎn)物,量綱為一,是僅決定于反應(yīng)本性和溫度的常數(shù),量綱為一,壓力不太高,只決定于反應(yīng)本性和溫度，與壓力（如果不太高）以及各物質(zhì)的平衡組成無關(guān),決定于反應(yīng)本性和溫度，還依賴于平衡組成,理想稀溶液,5-5 多相反應(yīng),Heterogeneous Chemical Reactions,E 純液相或固相 D,G,R 氣相,只計入氣相物質(zhì)的逸度,量綱為一,的值決定于反應(yīng)本性和溫度以及 的選取,壓力不太高,只決定于反應(yīng)本性和溫度，與壓力（如果不太高）以及各物質(zhì)的平衡組成無關(guān),理想氣體,Kp只計入氣相物質(zhì)的分壓,只決定于反應(yīng)

3、本性和溫度，與壓力（如果不太高）以及各物質(zhì)的平衡組成無關(guān),分解溫度分解壓力為101.325kPa的溫度,分解壓力與固相達到平衡時氣相產(chǎn)物總壓,氣相（平衡時）,化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)小結(jié),理想氣體：,有凝聚相（平衡時）,試寫出 、 、 、 、 、 的定義式。對實際氣體反應(yīng)，在 、 、 中, 哪些只是溫度的函數(shù)？哪些還與壓力有關(guān)？對理想氣體反應(yīng)，情況又怎樣？對液態(tài)和固態(tài)混合物中的反應(yīng)，在 、 中, 哪些只是溫度的函數(shù)？哪些還與壓力有關(guān)？哪些還與組成有關(guān)？對理想混合物中的反應(yīng)，情況又怎樣？,實際氣體反應(yīng)：,僅是溫度的函數(shù),僅是溫度的函數(shù),溫度、壓力及組成的函數(shù),試寫出 、 、 、 、 、 的定義式。對實際

4、氣體反應(yīng)，在 、 、 中, 哪些只是溫度的函數(shù)？哪些還與壓力有關(guān)？對理想氣體反應(yīng)，情況又怎樣？對液態(tài)和固態(tài)混合物中的反應(yīng)，在 、 中, 哪些只是溫度的函數(shù)？哪些還與壓力有關(guān)？哪些還與組成有關(guān)？對理想混合物中的反應(yīng)，情況又怎樣？,理想氣體反應(yīng)：,僅是溫度的函數(shù),試寫出 、 、 、 、 、 的定義式。對實際氣體反應(yīng)，在 、 、 中, 哪些只是溫度的函數(shù)？哪些還與壓力有關(guān)？對理想氣體反應(yīng)，情況又怎樣？對液態(tài)和固態(tài)混合物中的反應(yīng)，在 、 中, 哪些只是溫度的函數(shù)？哪些還與壓力有關(guān)？哪些還與組成有關(guān)？對理想混合物中的反應(yīng)，情況又怎樣？,液態(tài)或固態(tài)混合物中的反應(yīng)：,僅是溫度的函數(shù),溫度、壓力的函數(shù),溫度、

5、壓力及組成的函數(shù),試寫出 、 、 、 、 、 的定義式。對實際氣體反應(yīng)，在 、 、 中, 哪些只是溫度的函數(shù)？哪些還與壓力有關(guān)？對理想氣體反應(yīng)，情況又怎樣？對液態(tài)和固態(tài)混合物中的反應(yīng)，在 、 中, 哪些只是溫度的函數(shù)？哪些還與壓力有關(guān)？哪些還與組成有關(guān)？對理想混合物中的反應(yīng)，情況又怎樣？,理想混合物中的反應(yīng)：,僅是溫度的函數(shù),溫度、壓力的函數(shù),溫度、壓力的函數(shù),試寫出 、 、 、 、 、 的定義式。對實際氣體反應(yīng)，在 、 、 中, 哪些只是溫度的函數(shù)？哪些還與壓力有關(guān)？對理想氣體反應(yīng)，情況又怎樣？對液態(tài)和固態(tài)混合物中的反應(yīng)，在 、 中, 哪些只是溫度的函數(shù)？哪些還與壓力有關(guān)？哪些還與組成有關(guān)？

6、對理想混合物中的反應(yīng)，情況又怎樣？,5-6 化學(xué)反應(yīng)方向和限度，等溫方程,Direction and Limit of Chemical Reactions, Isothermal Equation,1.化學(xué)反應(yīng)的方向與限度(direction and limit of chemical reactions),0 反應(yīng)可以正向進行,=0 達到平衡,0 反應(yīng)只能逆向進行,(a) nN2(0)=0.25mol， nH2(0) =0.75mol， nNH3(0) =0 (b) nN2(0) =0.25mol， nH2(0) =0.675mol， nNH3(0) =0.075,0 反應(yīng)只能逆向進行 r

7、點,系統(tǒng)未達平衡，反應(yīng)正向進行,系統(tǒng)已達平衡,系統(tǒng)未達平衡，反應(yīng)逆向進行,摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù),親和勢,def,def,2.親和勢和摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)(affinity and molar Gibbs function of reaction),3.化學(xué)反應(yīng)的等溫方程(isothermal equation of chemical reaction),氣相化學(xué)反應(yīng),有純液體或純固體參加的多相化學(xué)反應(yīng),液態(tài)或固態(tài)混合物中的化學(xué)反應(yīng),溶液中的化學(xué)反應(yīng),系統(tǒng)未達平衡，反應(yīng)正向進行,系統(tǒng)已達平衡,系統(tǒng)未達平衡，反應(yīng)逆向進行,例1 在1000K時，理想氣體反應(yīng)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(

8、g)的 。 設(shè)有一反應(yīng)系統(tǒng)，各物質(zhì)分壓為pCO=0.500MPa, pH2O=0.200MPa, pCO2=0.300MPa, pH2=0.300MPa。(1)試計算此條件下的DrGm，并說明反應(yīng)的方向；(2)已知在1200K時 ，試判斷反應(yīng)的方向。,解：(1),JpKp， DrGm0，反應(yīng)正向進行,例1 在1000K時，理想氣體反應(yīng)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的 。 設(shè)有一反應(yīng)系統(tǒng)，各物質(zhì)分壓為pCO=0.500MPa, pH2O=0.200MPa, pCO2=0.300MPa, pH2=0.300MPa。(1)試計算此條件下的DrGm，并說明反應(yīng)的方向；(2)已知在1

9、200K時 ，試判斷反應(yīng)的方向。,解：(2),JpKp， 反應(yīng)逆向進行,例2 合成氨廠變換爐中的催化劑在還原前為Fe2O3,，還原后成為Fe3O4 ；合成塔中的催化劑還原前也是Fe2O3， 還原后成為Fe。 還原時的溫度均為500左右。壓力前者為0.1MPa；后者為30MPa。用于還原的氣體成分前者為15%H2，60%H2O（體積百分率），其余為CO,CO2,N2等；后者為70% H2 ，0.25% H2O （體積百分率），其余為N2等。還原時氣體是流動的。 已知500時下列兩個反應(yīng)的標準平衡常數(shù)為：(1)3Fe2O3(s)+H2(g)=2Fe3O4(s)+H2O(g) =6.5104 (2)Fe3O4(s)+4H2(g)=3Fe(s,a型)+4H2O(g) =2.210-3 試證明變換爐中的Fe2O3只可能被還原成Fe3O4 ，而不會被還原成Fe ，合成塔中的Fe2O3則能被還原為Fe 。設(shè)氣體服從理想氣體狀態(tài)方程。,解：上述兩個反應(yīng)均為有純固體參加的多相反應(yīng) 在變換爐內(nèi)，對反應(yīng)(1)，,JpKp，故Fe2O3能被還原為Fe3O4 ；,對反應(yīng)(2),JpKp ，故Fe2O3不能